Khảo sát cụ thể hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A

3.1 Áp suất buồng đốt ảnh hưởng đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu

3.1.2Khảo sát cụ thể hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A

3.1.2.1 Đặc điểm chung về hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A

• Nhiệm vụ:

- Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian nhất định.

- Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu chuyển động thơng thống trong hệ thống.

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ phải đảm bảo tốt các yêu cầu sau: + Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.

+ Phun nhiên liệu vào xi lanh động cơ đúng thời điểm, đúng quy luật đã định.

+ Phun với áp suất cao để nhiên liệu được xé tơi.

+ Tia phun phải đảm bảo đều, số lượng, kích thước, phương hướng phải phù hợp với hình dạng buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của môi chất trong buồng cháy để hịa khí được hình thành nhanh và đều.

• Yêu cầu:

- Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao. - Giảm tiếng ồn và ô nhiễm.

- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa. - Dễ chế tạo, giá thành hạ.

3.1.2.2 Phân tích kết cấu hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A

Hình 3.2 Cấu tạo bơm cao áp

1-Cam, 2- Con lăn, 3- Con đội, 4- Đệm, 5- Cần xoay piston, 6- Đế chặn lò xo, 7- Lò xo bơm cao áp, 8- Piston bơm cao áp, 9- Xilanh bơm cao áp, 10- Thân bơm cao áp, 11- Đế van cao áp, 12- Van cao áp, 13- Lò xo van cao áp, 14- Êcu chặn đế van cao áp, 15- Vít cố định xilanh bơm cao áp, 16- Vít chống xoay con đội, 17- Trục con lăn.

Bơm cao áp dùng để cấp một lượng nhiên liệu có áp suất cao đến vịi phun thông qua đường ống cao áp, mục đích cấp nhiên liệu vào trong buồng đốt của xilanh đúng thời điểm với một lưu lượng, áp suất nhất định và theo một quy luật nhất định tương ứng với từng chế độ hoạt động của động cơ.

Hình 3.2 ở trên giới thiệu cấu tạo của bơm cao áp của động cơ Dongfeng S1100A, đây là loại bơm cao áp điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình bằng van piston, thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp bằng cách thay đổi hành trình có ích của piston. Chi tiết chính của bơm cao áp là cặp đôi piston (8) và xilanh (9). Đây là bộ đơi siêu chính xác, yêu cầu chế tạo với độ chính xác rất cao, được chọn lắp với nhau và khi thay thì phải thay cả cặp. Xilanh được lắp vào lỗ trong thân bơm, được cố định bằng vít (15). Khơng gian bên trong xilanh ăn thơng với đường nhiên liệu trong thân bơm bằng cửa tràn và cũng thông với đường nhiên liệu cao áp khi van cao áp mở. Bơm cao áp cịn có một bộ đơi siêu chính xác nữa, đó là van cao áp (12) và đế van (11). Êcu (14) được vặn chặt vào thân bơm để ép chặt đế van cao áp lên

mặt đầu của xilanh (9) nên mặt tiếp xúc giữa đế van (11) và xilanh (9) ln kín khít. Nhờ lị xo van cao áp (13) nên van cao áp (12) được ép chặt lên mặt hình cơn của đế van, ngăn cách khơng gian phía trên piston của tổ bơm với đường ống cao áp. Cần xoay (5) lắp chặt lên phần đuôi piston và được dùng để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu.

a) Nguyên lý làm việc của bơm cao áp:

• Q trình hút nhiên liệu:

Khi cam dẫn động bơm cao áp quay thì con lăn sẽ lăn trên profile cam. Khi con lăn con đội đi xuống, van cao áp đóng kín nhờ lị xo van cao áp. Lúc này dưới tác dụng của lò xo bơm cao áp sẽ đẩy piston (1) đi xuống, tạo chân không trong buồng xilanh (5), khi pittơng mở cửa tràn (4) thì nhiên liệu từ buồng nhiên liệu (3) sẽ nạp vào buồng xilanh cho tới khi pittơng ở vị trí thấp nhất.

• Q trình đẩy nhiên liệu:

Hình 3.3 Hành trình hút và đẩy nhiên liệu của bơm cao áp

1-Piston bơm cao áp, 2-Rãnh trên piston, 3-Khoang chứa nhiên liệu, 4-Cửa tràn, 5-Khoang xilanh, 6-Van cao áp, 7-Rãnh trên van cao áp.

Khi piston (1) được đẩy lên do cam quay, ban đầu nhiên liệu bị đẩy ra qua lỗ tràn (4), khi pittơng che kín lỗ tràn lại thì bắt đầu quá trình cung cấp nhiên liệu (theo hình học) áp suất trong bơm cao áp tiếp tục tăng lên tác dụng lên van cao áp, đến khi thắng sức căng cuả lò xo van cao áp và áp suất dư (cịn lại của chu trình trước) trên đường ống cao áp thì van cao áp mở ra, nhiên liệu đi vào đường cao áp, tới vòi phun. Quá trình cung cấp nhiên liệu tiếp tục cho tới khi gờ xả (2) của pittông mở cửa tràn (4), đó là thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu (theo hình học). Khi mở cửa

tràn (4), nhiên liệu từ khơng gian phía trên pittơng thốt ra qua cửa tràn đi ra khoang chứa bên ngoài xilanh làm áp suất nhiên liệu phía trên pittông giảm đột ngột, van cao áp đóng chặt lên đế van (dưới tác dụng của lò xo van cao áp và áp suất nhiên liệu trên đường ống cao áp). Kết thúc quá trình bơm nhiên liệu mặc dù piston vẫn tiếp tục đi lên. Kết thúc một chu kỳ cấp nhiên liệu và sau đó lặp lại chu kỳ như trên.

Do hiện tượng tiết lưu của cửa tràn (4) và hiện tượng chịu nén của nhiên liệu nên thời điểm bắt đầu cung cấp và thời điểm kết thúc cung cấp thực tế khác với thời điểm bắt đầu và kết thúc cung cấp hình học.

• Điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp.

Khi thanh kéo cần gạt để ở vị trí dừng động cơ thì q trình cung cấp nhiên liệu sẽ ngừng, piston vẫn tịnh tiến lên xuống nhưng nhiên liệu khơng được đẩy đi vì cửa tràn (4) luôn thông với rãnh thẳng (2) của pittông (1). Lúc này động cơ tắt.

Khi thanh kéo cần gạt kéo cần xoay làm xoay pittông đi theo chiều tăng nhiên liệu cuung cấp thì lượng nhiên liệu sẽ được cung cấp tương ứng với hành trình có ích từ lúc đầu piston đóng cửa tràn (4) đến khi rãnh thẳng (2) bắt đầu mở cửa tràn (4).

Khi thanh kéo cần gạt ở vị trí lớn nhất, khi đó hành trình có ích của piston là cực đại nên lượng nhiên liệu được đẩy đi là nhiều nhất.

b) Phân tích kết cấu các chi tiết trong bơm cao áp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

• Bộ đơi siêu chính xác piston và xi lanh.

- Pittơng và xilanh bơm cao áp phải có hình dạng hình học chính xác và chống mịn tốt.

- Vật liệu chế tạo bộ đôi pittông và xilanh phải là thép hợp kim làm ổ bi hoặc dụng cụ cắt gọt như Cr15... Thép Cr15 có cấu trúc tế vi ổn định có kích thước hình học của chi tiết ổn định hơn.

- Phải nhiệt luyện để đạt được các yêu cầu các mặt ma sát của cặp bộ đơi pittơng và xilanh có độ cứng khơng nhỏ hơn HRC58, các mặt đầu không nhỏ hơn 55 HRC.

- Các thông số chủ yếu của pittông và xilanh: + Khối lượng của pittơng là: mp=24,77 [g]. + Đường kính pittơng: dp= 8 [mm]. + Đường kính lỗ hút: dlh= 3 [mm]. + Góc nâng rãnh xoắn: α=42 [độ]. + Chiều rộng rãnh xoắn: b=4,1 [mm].

Hình 3.4 Kích thước của bộ đơi piston- xilanh bơm cao áp

• Bộ đơi van cao áp và đế van cao áp.

0 ,02 5 B 0,0008 B 0,01 5,5  12  42° 1 5,2 3 A - A AA  6 40 8  17  7,3 20 13 3  2 8  7,5 14  7,2 -+ 6 24 53 37,5 0 0,8x30 0,0008 0 ,4 60° R7 0,02 C C 0,02 1 ,0 C 0 ,0 5 0 1,5x45 +0,008 -0,01 -0,1 + 0, 1 + 0, 1 -0, 25 + 0, 012 + 0, 033 -0, 25 R0,3 -0, 025 -0, 01 -0, 02 -0,02 + 0, 3 -0, 1 0 ,5 -0, 3 -0, 2 -0, 15 -0,018-0,01 -0,58 0,3 7 R0,3 0,005 0,2

Hình 3.5 Cấu tạo bộ đơi van cao áp và lị xo

1- Van cao áp, 2- Đế van cao áp.

• Van cao áp có tác dụng như sau:

- Ngăn khơng cho khí thể từ xilanh động cơ đi vào xilanh bơm cao áp. - Ngăn nhiên liệu trên đường ống cao áp chảy ngược lại xilanh bơm cao áp. - Kết thúc quá trình cung cấp nhiên liệu một cách dứt khoát, tránh hiện tượng phun rớt. Sau khi hồn thành q trình đẩy nhiên liệu, van cao áp hạ xuống và mặt đầu của vành giảm áp tiếp xúc với đế van. Van tiếp tục hạ xuống cho tới khi mặt vát được ép chặt với đế van cao áp, lúc này lượng nhiên liệu tương ứng với hành trình này bị hút lại từ bên trong ống cao áp, áp suất bên trong ống giảm đi, do đó việc ngắt cung cấp được dứt khốt và tránh nhiên liệu rị rỉ nhỏ giọt.

Cặp van cao áp là bộ đơi chính xác nên có những u cầu cao như như bộ đôi pittông và xilanh bơm cao áp.

- Vật liệu: thép hợp kim Cr15.

- Độ cứng sau nhiệt liệu: độ cứng của van phải đạt HRC 56  62, của đế van HRC 60  64.

- Van và đế van phải mài rà với nhau.

D d -0,01 -0,01 + 0,0 1 -0 ,02 3 8  5  11,5  1,5 5  12

- Kiểm tra độ kín khít của van cao áp, thường dùng khơng khí nén với áp suất dư 0,4  0,5 MN/m2, nhúng van vào thùng dầu hoả, khơng được sủi bọt khí.

- Khi hỏng phải thay cả cặp. Các thông số chủ yếu:

+ Khối lượng van cao áp: mvan= 2,655 [g]. + Đường kính đế van: d=5 [mm].

+ Đường kính dây lị xo : dlx = 1 [mm]. + Đường kính trung bình lị xo: dtb = 7 [mm]. + Khối lượng lò xo: mlx = 2,1 [g].

• Các thơng số của các chi tiết cịn lại:

+ Bán kính vịng trịn cơ sở của cam: R=15 [mm]. + Bán kính con lăn: rroll=8,6 [mm].

+ Bề rộng hiệu dụng con lăn: broll=9 [mm].

+ Đường kính dây lị xo bơm cao áp: dlx = 2 [mm]. + Đường kính trung bình lị xo: dtb = 20 [mm]. + Khối lượng lò xo: mlx = 22,03 [g]. + Khối lượng con đội và đệm: m = 22,03 [g].

• Cấu tạo vòi phun. - Nhiệm vụ:

Phun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ sao cho phù hợp với kết cấu buồng cháy để tạo hỗn hợp tốt nhất.

Đây là vòi phun kiểu tiết lưu, nên lượng nhiên liệu phun nhỏ khi bắt đầu phun và lượng nhiên liệu tăng lên dần dần khi phun nhiên liệu chính.

Hình 3.6 Cấu tạo vịi phun (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

1- Êcu nối đường dầu hồi, 2- Vít điều chỉnh lị xo, 3- Lị xo kim phun, 4- Thân vòi phun, 5- Đũa đẩy, 6- Êcu nối kim phun với thân, 7- Kim phun, 8- Thân kim phun.

+ Cấu tạo và nguyên lý:

Kết cấu của vịi phun có nhiều chi tiết: một bộ đơi chính xác là kim phun (7) và thân kim phun (8) được bắt chặt lên thân nhờ êcu (6). Phía trên thân vịi phun có êcu (1) để lắp đường ống dầu hồi, vít (2) (điều chỉnh lực căng lị xo (3)). Lực lò xo truyền qua đũa đẩy (5) ép kim phun (7) tỳ lên đế (đế kim phun nằm trên thân kim phun (8).

Nhiên liệu có áp suất cao từ bơm cao áp qua đường ống cao áp vào vòi phun qua đầu nối vào buồng áp suất trên kim phun, tác dụng vào mặt côn của kim phun. Khi lực đẩy do áp suất nhiên liệu tạo ra lớn hơn lực ép của lị xo (3) thì kim phun đi lên mở thông cho nhiên liệu qua lỗ phun vào buồng cháy động cơ.

Hình 3.7 Kết cấu bộ đôi kim phun và thân kim phun

Đây là bộ đơi siêu chính xác u cầu chống mịn, chống rỉ tốt.

Vật liệu chế tạo là thép hợp kim như : Cr15, P18. Sau khi nhiệt luyện phải đạt độ cứng HRC 58  60.

Đặc điểm kết cấu phần dưới của kim phun là có chốt hình trụ, tiếp đó là hai hình cơn (nón cụt). Trên thân kim phun có một lỗ phun đúng tâm có đường kính 1,2 [mm], mặt tựa của kim phun (bề mặt làm việc) che kín tiết diện trên của lỗ phun .Khi lắp kim phun và thân kim phun thì kim phun nhơ ra khỏi lỗ phun là 0,4 [mm].

Khi kim phun nâng lên, phần chốt của kim phun chuyển động trong lỗ phun và tạo ra đường thơng nhiên liệu hình vành khăn có nhiều tiết diện tiết lưu, vì thế nhiên liệu phun ra tạo tia nhiên liệu có hình cơn rỗng, góc phun của tia phụ thuộc vào hình dạng của chốt trên kim phun và hành trình của kim phun (góc cơn biến động trong khoảng từ 00 đến 50  600).

- Các thông số chủ yếu:

+ Khối lượng kim phun: mkim= 5,25 [g].

+ Đường kính phần dẫn hướng kim phun: D=6 [mm].

1,6 60° 0,005 -0,01 -0,075 9  13 -0,018 -0,01 6 2 60° 1,5 E 0,05 0,004 E D 0, 02 5 0,860° -0,08 -0,06 -0,018 -0,01 -0 ,0 9 -0 ,0 8 -0 ,1 5 -0 ,1 -0 ,1 0,000 8 0,005 0,02 E E 0,02 0, 02 5 0, 5 E -0 ,0 23 + 0, 01 +0,027 -0,036 0, 5  8 18  27 14  7 2,5  6  30 29 33 2 3 26

+ Đường kính đế kim phun: d=3 [mm]. + Số lỗ phun: 1.

+ Đường kính 1 lỗ phun: Dhole =1,2 [mm]. + Chiều dài lỗ phun: lhole =1,2 [mm].

+ Đường kính khoang vịi phun tại lỗ: d=3 [mm]. + Góc đế kim phun: 0

60 =

seat

 .

+ Đường kính dây lị xo kim phun: dlx = 1,5 [mm]. + Đường kính trung bình lị xo kim phun: dtb = 7 [mm]. + Khối lượng lò xo kim phun: mlx = 6,065 [g].

+ Khối lượng đũa đẩy: mđ = 4,935 [g].